本文關(guān)鍵詞：多相開關(guān)磁阻電機功率變換器的研究

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【摘要】：多相開關(guān)磁阻電機(Switched Reluctance Motor,SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、制造成本低、容錯能力強等一系列優(yōu)點,同時能夠彌補傳統(tǒng)三相SRM功率密度低和轉(zhuǎn)矩脈動大等缺陷,并具有更高的可靠性和容錯性。但是相數(shù)的增加也會導致多相SRM功率變換器的器件數(shù)和成本顯著增加,因此低成本高性能的SRM新型功率變換器研究具有重要意義。本文主要針對多相SRM提出了一種新型的功率變換器——多相N+2型功率變換器,解決了現(xiàn)有SRM功率變換器不能同時滿足功率器件數(shù)少、控制靈活、容錯能力好和適用性強等要求的問題,并對新型變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理、控制策略和性能進行了深入研究,比較了其與傳統(tǒng)功率變換器在起動、額定、故障等狀態(tài)下的性能,并實現(xiàn)了電機的優(yōu)化控制。首先,為分析和驗證新型變換器在多相SRM中具體應(yīng)用的性能,本文以一臺六相SRM樣機為應(yīng)用對象,建立了基于有限元仿真結(jié)果的SRM非線性MATLAB/SIMULINK仿真模型,對多相N+2型功率變換器在電流斬波控制、角度位置控制、電壓斬波控制以及故障運行等不同工作狀態(tài)下的性能進行了仿真和分析。通過與不對稱半橋功率變換器和裂相式功率變換器對比,驗證了多相N+2型功率變換器作用效果與二分之一直流電壓下的不對稱半橋功率變換器等效,其起動性能、額定出力性能、容錯性能均優(yōu)于裂相式功率變換器。其次,針對多相N+2型功率變換器作用下六相SRM額定狀態(tài)存在轉(zhuǎn)矩脈動較大和效率較低的問題,本文基于線性電感模型的理論分析,發(fā)現(xiàn):由于相電流勵磁初期過大而后期顯著下降,等效電壓為恒定電壓的中點開關(guān)管固定占空比PWM控制會導致電機效率下降、轉(zhuǎn)矩脈動增加。因此本文提出了等效電壓為直流偏置正弦電壓的中點開關(guān)管直流偏置SPWM控制,并對其幅值、相位、頻率參數(shù)的合理選取以及對電機性能的影響進行了分析。通過與固定占空比PWM控制在不同速度下的仿真對比,驗證了多相N+2型功率變換器中點開關(guān)管的直流偏置SPWM控制在電機輸出效率、轉(zhuǎn)矩脈動、轉(zhuǎn)矩電流比等性能方面的優(yōu)勢。最后,采用本文所提出的多相N+2型功率變換器,基于dSPACE1104完成了六相SRM通用控制器的軟硬件設(shè)計,并以實驗室現(xiàn)有的一臺六相12/10SRM樣機為控制對象,實驗驗證了多相N+2型功率變換器在不同控制方式和故障運行下的性能、以及中點開關(guān)管直流偏置SPWM優(yōu)化控制策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：開關(guān)磁阻電機 多相 功率變換器 故障容錯 優(yōu)化控制 轉(zhuǎn)矩脈動 效率 通用控制器
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM352;TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 課題研究背景15-16
• 1.2 SRM功率變換器的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 拓撲與控制改進16-18
• 1.2.2 全橋式變換器的應(yīng)用18
• 1.2.3 集成與模塊化18-19
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第二章 多相開關(guān)磁阻電機功率變換器20-33
• 2.1 多相SRM驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成20-22
• 2.2 多相SRM可用功率變換器22-27
• 2.2.1 不對稱半橋式22-23
• 2.2.2 公共開關(guān)式23-24
• 2.2.3 裂相式24-25
• 2.2.4 C-dump式25-26
• 2.2.5 全橋式26-27
• 2.3 多相SRM功率變換器的選用要求27-28
• 2.4 多相SRM新型功率變換器的提出28-32
• 2.4.1 拓撲結(jié)構(gòu)及由來28-30
• 2.4.2 運行原理30-31
• 2.4.3 特點與對比31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 多相N+2 型功率變換器及其性能分析33-58
• 3.1 引言33
• 3.2 工作模態(tài)33-38
• 3.3 解耦控制分析38
• 3.4 不同控制方式下的性能38-46
• 3.4.1 電流斬波控制40-42
• 3.4.2 角度位置控制42-43
• 3.4.3 電壓斬波控制43-46
• 3.5 故障運行性能46-52
• 3.5.1 主開關(guān)管的斷路故障47-48
• 3.5.2 中點開關(guān)管的斷路故障48-52
• 3.6 與SRM兩種典型功率變換器的性能對比52-56
• 3.6.1 與不對稱半橋式的對比52-54
• 3.6.2 與無中點電容裂相式的對比54-56
• 3.7 本章小結(jié)56-58
• 第四章 中點開關(guān)管的優(yōu)化控制58-70
• 4.1 引言58
• 4.2 固定占空比PWM控制58-59
• 4.3 多相SRM轉(zhuǎn)矩脈動與效率改善的理論分析59-62
• 4.3.1 電感模型59-60
• 4.3.2 轉(zhuǎn)矩脈動分析60-62
• 4.3.3 效率分析62
• 4.4 直流偏置SPWM控制62-65
• 4.4.1 工作原理63-64
• 4.4.2 控制參數(shù)的確定64-65
• 4.4.3 對電機性能的影響分析65
• 4.5 兩種控制方法的對比65-69
• 4.6 本章小結(jié)69-70
• 第五章 多相SRM控制器設(shè)計與實驗驗證70-82
• 5.1 多相SRM控制器設(shè)計70-74
• 5.1.1 總體設(shè)計70-71
• 5.1.2 硬件設(shè)計71-72
• 5.1.3 dSPACE軟件設(shè)計72-74
• 5.2 實驗驗證74-81
• 5.2.1 實驗平臺74-75
• 5.2.2 多相N+2 型功率變換器的基本控制實驗75-78
• 5.2.3 多相N+2 型功率變換器的故障實驗78-80
• 5.2.4 中點開關(guān)管的優(yōu)化控制實驗80-81
• 5.3 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 全文總結(jié)82
• 6.2 后續(xù)研究工作展望82-84
• 參考文獻84-88
• 致謝88-89
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 朱學忠;王云林;張磊;管e鹐，

本文編號：790291